Расскажите как устроена современная лампа накаливания


Вопросы § 55

1. Пользуясь рисунком 87, расскажите, как устроена современная лампа накаливания? 

Основная часть современной лампы накаливания — спираль из тонкой вольфрамовой проволоки. В лампе накаливания вольфрамовая спираль нагревается до 300’С, при такой температуре она достигает белого каления и светится ярким светом. Спираль помещают в стеклянную колбу, из которой выкачивают насосом воздух, чтобы спираль не перегорала.

2. Зачем баллоны современных ламп накаливания наполняют инертным газом? 

В вакууме вольфрам быстро испаряется, и чтобы это предотвратить, лампы наполняют азотом или инертными газами — криптоном или аргоном. Молекулы газа препятствуют выходу частиц вольфрама из нити.

3. Приведите примеры использования тепловых действий тока. 

В домашних условиях: электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники.

В промышленности: выплавление специальных сортов стали и многих других металлов, электросварка.

В сельском хозяйстве: теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушение зерна, приготовление силоса.

4. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали или ленты нагревательного элемента? 

Металл должен обладать большим удельным сопротивлением.

История ламп накаливания

самое глубокое изобретение со времен искусственного пожара


История лампы накаливания (1802 - сегодня)

лампа накаливания была второй разработанной формой электрического света. для коммерческого использования после угольной дуговой лампы. Это вторая по популярности лампа в мире после люминесцентных ламп. лампы. На этой странице мы рассказываем о традиционных лампах накаливания.Галоген лампы также являются источниками света накаливания, но у них есть своя страница Вот. Традиционная лампа накаливания не только источник света, но и стал символом новаторства.

Преимущества:
* Отлично подходит для освещения небольших площадей
* Хорошая цветопередача: CRI 100, что является наилучшим возможным
* Недорого в производстве
* Отсутствие количества токсичных материалов, которые нужно утилизировать (например, ртуть, токсичные сплавы, или полупроводники)
* Легко используется в схемах стробоскопа или диммирования

Недостатки:
* Неэффективно (90% энергии уходит на тепло, 10% делает видимым свет)
* Обычные лампы накаливания не подходят для освещения больших области.Требуется много, чтобы осветить большую площадь, тогда как только одна лампа HID можно осветить большую открытую площадку. Для этого пригодится галогенная лампа накаливания. цель, но она не рассматривается на этой странице.

Статистика
* CRI 100 (наилучший возможный индекс цветопередачи)
* Цветовая температура - есть все варианты, но обычно 2700 - 5000 К
* Люмен на ватт 8 - 24
* Срок службы лампы: 750 - 1000 часов (стандартная бытовая лампа)
Срок службы можно значительно продлить, если использовать лампу при цене ниже нормальное напряжение.

Общий использует: используется везде, практически для любого приложения. От 1 до 10 000 W.

Ниже: Видео о лампе накаливания. 6 мин. YouTube должен не будет заблокирован вашим сервером .

1. Как это работает

Лампа накаливания лампочки работают, пропуская электрический ток через резистивный материал.Обычно материалы начинают светиться до достижения точки плавления. Наиболее материалы будут светиться тускло-красным цветом, когда они достигнут 525 по Цельсию. Большинство материалов загораются или расплавляются, и из них нельзя получить хорошую нить.

Нити сделаны из материалов с высокой температурой плавления. вольфрам может достигать 3422 C, прежде чем он тает. Это более высокая температура чем дойдет любая лампа (кроме угольной дуговой лампы, которая достигает 3500 C).Из других материалов получаются хорошие волокна или части волокон, включая тантал, молибден и углерод.

Почему излучает ли материал свет при пропускании электрического тока через Это?

Когда вы проходите ток через материал нити, сопротивление создает тепло. Атомы в материале поглощают энергию. Электроны вокруг атомов возбуждены и временно достигают орбитали, которая находится дальше от ядра.Когда электронная орбита коллапсирует на более низкую орбиталь, она выбрасывает лишнюю орбиту. энергия в виде фотона.

.

Что такое лампа накаливания и как она работает?

⚠ Мы здесь, чтобы служить вам во время пандемии COVID-19. Нажмите здесь, чтобы узнать как >>
  • Магазин товаров
    • Лампочки
    • Балласты и батареи
    • Аккумуляторы
    • Электрооборудование
    • Светильники
    • Специальность
    • Регистрация бизнес-аккаунта
  • Услуги
    • Проблемы, которые мы решаем
    • Консультации по дизайну
    • Строительные услуги
    • Продукты на замену
    • Техническое обслуживание освещения
    • Управление модернизацией
    • Устойчивая переработка
    • Категории продуктов
    • Истории успеха клиентов
  • ресурса
    • Блог об освещении
    • Общая стоимость освещения
    • Калькулятор экономии энергии
.

История лампочки

Более 150 лет назад изобретатели начали работу над яркой идеей, которая оказала огромное влияние на то, как мы используем энергию в наших домах и офисах. Это изобретение изменило способ проектирования зданий, увеличило продолжительность среднего рабочего дня и дало толчок развитию новых предприятий. Это также привело к новым прорывам в области энергетики - от электростанций и линий электропередач до бытовой техники и электродвигателей.

Как и все великие изобретения, лампочку нельзя приписать одному изобретателю.Это была серия небольших улучшений идей предыдущих изобретателей, которые привели к созданию лампочек, которые мы используем сегодня в наших домах.

Лампы накаливания освещают путь

Задолго до того, как Томас Эдисон запатентовал - сначала в 1879 году, а затем годом позже, в 1880 году - и начал коммерциализацию своей лампы накаливания, британские изобретатели продемонстрировали, что электрический свет возможен с дуговыми лампами. В 1835 году был продемонстрирован первый постоянный электрический свет, и в течение следующих 40 лет ученые всего мира работали над лампой накаливания, возясь с нитью накала (та часть лампы, которая излучает свет при нагревании электрическим током) и лампой накаливания. атмосферу колбы (независимо от того, откачивается ли воздух из колбы или она заполнена инертным газом, чтобы предотвратить окисление и выгорание нити).Эти первые лампочки имели чрезвычайно короткий срок службы, были слишком дороги в производстве или потребляли слишком много энергии.

Когда Эдисон и его исследователи из Menlo Park вышли на сцену освещения, они сосредоточились на улучшении нити накала - сначала тестировали углерод, затем платину, а затем, наконец, вернулись к углеродной нити. К октябрю 1879 года команда Эдисона изготовила лампочку с карбонизированной нитью из хлопковой нити без покрытия, которая могла работать 14,5 часов. Они продолжали экспериментировать с нитью накала, пока не остановились на ней, сделанной из бамбука, что дало лампам Эдисона срок службы до 1200 часов - эта нить накала стала стандартом для ламп Эдисона на следующие 10 лет.Эдисон также внес другие улучшения в лампочку, в том числе создал лучший вакуумный насос для полного удаления воздуха из лампы и разработал винт Эдисона (то, что сейчас является стандартным патроном для лампочек).

(Историческая сноска: нельзя говорить об истории лампочки, не упомянув Уильяма Сойера и Албона Мэна, получивших патент США на лампу накаливания, и Джозефа Свана, который запатентовал свою лампочку в Англии. дебаты о том, нарушали ли патенты Эдисона на лампочки патенты других изобретателей.В конце концов, американская осветительная компания Эдисона объединилась с Thomson-Houston Electric Company - компанией, производящей лампы накаливания по патенту Сойера-Мэна - и образовала General Electric, а английская осветительная компания Эдисона объединилась с компанией Джозефа Свона и образовала Ediswan в Англии.)

Что делает вклад Эдисона в электрическое освещение настолько выдающимся, так это то, что он не остановился на улучшении лампочки - он разработал целый ряд изобретений, которые сделали использование лампочек практичным.Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей газовой системы освещения. В 1882 году на виадуке Холборн в Лондоне он продемонстрировал, что электричество можно распределять от расположенного в центре генератора через серию проводов и трубок (также называемых трубопроводами). Одновременно он сосредоточился на улучшении выработки электроэнергии, разработав первую коммерческую энергосистему под названием Pearl Street Station в нижнем Манхэттене. А чтобы отслеживать, сколько электроэнергии потребляет каждый покупатель, Эдисон разработал первый электросчетчик.

Пока Эдисон работал над всей системой освещения, другие изобретатели продолжали делать небольшие успехи, улучшая процесс производства нити накала и эффективность лампы. Следующее большое изменение в лампах накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити накаливания европейскими изобретателями в 1904 году. Эти новые лампы накаливания из вольфрама прослужили дольше и имели более яркий свет по сравнению с лампами с углеродной нитью. В 1913 году Ирвинг Ленгмюр понял, что размещение инертного газа, такого как азот, внутри колбы удваивает ее эффективность.В течение следующих 40 лет ученые продолжали вносить улучшения, которые снизили стоимость и повысили эффективность лампы накаливания. Но к 1950-м годам исследователи еще только выяснили, как преобразовать около 10 процентов энергии, используемой лампой накаливания, в свет, и начали фокусировать свою энергию на других осветительных решениях.

Дефицит энергии ведет к прорыву флуоресценции

В 19 веке два немца - стеклодув Генрих Гайсслер и врач Юлиус Плюкер - обнаружили, что они могут производить свет, удаляя почти весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропуская электрический ток. ток через нее, изобретение, которое стало известно как трубка Гейслера.Эти газоразрядные лампы не пользовались популярностью до начала 20 века, когда исследователи начали искать способ повысить эффективность освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, включая неоновые лампы, натриевые лампы низкого давления (тип, используемый в наружном освещении, таком как уличные фонари) и люминесцентные лампы.

И Томас Эдисон, и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ни один из них никогда не производил их в коммерческих целях.Вместо этого именно прорыв Питера Купера Хьюитта в начале 1900-х годов стал одним из предшественников люминесцентной лампы. Хьюитт создал сине-зеленый свет, пропустив электрический ток через пары ртути и включив балласт (устройство, подключенное к лампочке, которое регулирует ток через трубку). Хотя лампы Cooper Hewitt были более эффективными, чем лампы накаливания, они практически не находили подходящего применения из-за цвета света.

К концу 1920-х - началу 1930-х годов европейские исследователи проводили эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором (материалом, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует невидимый свет в полезный белый свет).Эти открытия послужили толчком к осуществлению программ исследований люминесцентных ламп в США, и к середине и концу 1930-х годов американские осветительные компании демонстрировали люминесцентные лампы для ВМС США и на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. Эти лампы прослужили дольше и были примерно в три раза эффективнее, чем лампы накаливания. Потребность в энергоэффективном освещении на американских военных предприятиях привела к быстрому распространению люминесцентных ламп, и к 1951 году в США больше света производилось линейными люминесцентными лампами.

Другой недостаток энергии - нефтяной кризис 1973 года - заставил инженеров по освещению разработать люминесцентные лампы, которые можно было бы использовать в жилых помещениях. В 1974 году исследователи из Сильвании начали исследовать, как можно миниатюризировать балласт и вставить его в лампу. Хотя они разработали патент на свою лампочку, они не могли найти способ ее производства. Два года спустя, в 1976 году, Эдвард Хаммер из General Electric придумал, как изгибать люминесцентную лампу в форме спирали, создав первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ).Как и Sylvania, General Electric отложила этот дизайн, потому что новое оборудование, необходимое для массового производства этих фонарей, было слишком дорогим.

Первые компактные люминесцентные лампы появились на рынке в середине 1980-х годов по розничным ценам от 25 до 35 долларов, но цены могли сильно различаться в зависимости от региона из-за различных рекламных акций, проводимых коммунальными предприятиями. Потребители указали на высокую цену как на препятствие номер один при покупке КЛЛ. Были и другие проблемы - многие КЛЛ 1990 года были большими и громоздкими, они плохо вписывались в светильники, у них была низкая светоотдача и непостоянные характеристики.С 1990-х годов улучшение характеристик КЛЛ, цены, эффективности (они потребляют примерно на 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания) и срока службы (они служат примерно в 10 раз дольше) сделали их жизнеспособным вариантом как для арендаторов, так и для домовладельцев. Спустя почти 30 лет после того, как КЛЛ были впервые представлены на рынке, КЛЛ ENERGY STAR® стоит всего 1,74 доллара за лампу при покупке в упаковке по четыре штуки.

Светодиоды: будущее уже здесь

Одна из самых быстро развивающихся технологий освещения сегодня - это светодиоды (или LED).Тип твердотельного освещения, светодиоды используют полупроводник для преобразования электричества в свет, часто имеют небольшую площадь (менее 1 квадратного миллиметра) и излучают свет в определенном направлении, что снижает потребность в отражателях и рассеивателях, которые могут задерживать свет.

Это также самые эффективные фонари на рынке. Эффективность лампочки также называется световой эффективностью. Это мера излучаемого света (люмены), деленная на потребляемую мощность (ватты). Лампа, которая на 100 процентов эффективна при преобразовании энергии в свет, будет иметь эффективность 683 лм / Вт.Чтобы представить это в контексте, лампа накаливания мощностью от 60 до 100 Вт имеет эффективность 15 лм / Вт, эквивалентная CFL имеет эффективность 73 лм / Вт, а текущие сменные лампы на основе светодиодов на рынке варьируются от 70 до 120 лм / Вт со средней эффективностью 85 лм / Вт.

В 1962 году, работая в General Electric, Ник Холоняк-младший изобрел первый светодиод видимого спектра в виде красных диодов. Затем были изобретены бледно-желтые и зеленые диоды. Поскольку компании продолжали улучшать красные диоды и их производство, они начали появляться в

.

Кто на самом деле изобрел лампочку накаливания?

Электрическая лампочка, в частности лампа накаливания, на протяжении многих лет стала синонимом термина «лампочка». Хотя это всего лишь одно из различных доступных решений по искусственному освещению, именно о нем думают многие, когда используют термин лампочка.

СВЯЗАННЫЕ С: 19 БОЛЬШИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ, ПРЕВРАЩАЮЩИХ ИСТОРИЮ

Но кто это изобрел и когда? Был ли это Томас Эдисон, как утверждают многие, или Джозеф Свон, как утверждают другие? Участвовал ли в этом процессе Никола Тесла?

Как вы вскоре узнаете, ответ на эту загадку не совсем ясен.Это также зависит от того, что вы считаете «настоящей» лампочкой. Но, как и многие изобретения во времени, конечный продукт - это совокупный труд многих изобретателей на протяжении всей истории, то же самое верно и для лампочки.

В следующей статье мы кратко рассмотрим историю возникновения лампочки и остановимся на некоторых ключевых игроках. Держись крепче.

Томас Эдисон действительно изобрел лампочку? Источник: Wikimedia Commons

Кто и когда изобрел лампочку?

Изобретение лампочки (в частности, лампы накаливания) - вопрос, мягко говоря, довольно спорный.Хотя Томас Альва Эдисон часто получает все заслуги, действительно ли это правда?

Как и многие изобретения на протяжении всей истории, современная лампочка на самом деле представляет собой комбинацию множества крошечных ступенек. Многие историки утверждают, что не менее 20 изобретателей создали различные конструкции ламп накаливания задолго до Эдисона.

СВЯЗАННЫЕ: 85 ЛЕТ НАСЛЕДИЯ: КАК ТОМАС ЭДИСОН ОСВЕЩАЛ МИР

Вкладом Томаса Эдисона в эволюцию лампочки стало создание первой коммерчески практичной лампы.Поскольку его дизайн был настолько успешным, он фактически доминировал на рынке и опередил все другие версии.

В этом смысле было бы правильнее назвать его «усовершенствовавшим лампочку». Но сначала давайте углубимся.

Одним из самых важных шагов до Эдисона была работа великого британского ученого сэра Хамфри Дэви . В 1802 году ему удалось создать первый в мире настоящий искусственный электрический свет.

Дуговая лампа Дэви и батарея Источник: Chetvorno / Wikimedia Commons

Используя недавно изобретенную электрическую батарею, Дэви подключил к ней набор проводов к куску углерода.Дэви был поражен, обнаружив, что кусок углерода начал светиться и испускал много света.

Только что была создана первая в мире дуговая лампа. Единственная проблема заключалась в том, что это длилось недолго, а излучаемый свет был слишком ярким для практического использования.

В течение следующих 70 лет или около того многие другие изобретатели создали свои собственные версии лампочек. Хотя все они были многообещающими, большинство из них, если не все, оказались слишком дорогими в производстве или имели другие проблемы, которые помешали им стать коммерчески жизнеспособными.

Одна из самых известных версий была создана другим британским ученым Уорреном де ла Рю в 1840 году. Он заключил катушку из платиновой нити внутри вакуумной трубки и пропустил через нее ток.

Поскольку платина была очень дорогим металлом, это серьезно ограничивало коммерческую жизнеспособность его конструкции.

Джозеф Свон изобрел лампочку до Эдисона?

В 1850 году другой британский изобретатель, Джозеф Уилсон Свон , применил свои значительные таланты.Чтобы решить проблемы, с которыми столкнулся де ла Рю, Свон решил поэкспериментировать с менее дорогими нитевыми материалами.

Углеродные лампы накаливания Swan. Источник: Ulfbastel / Wikimedia Commons

В конце концов он остановился на использовании карбонизированной бумаги для замены платины, что показало некоторые перспективы.

К 1860 году у него был рабочий прототип, но отсутствие хорошего вакуума и достаточного количества электричества привело к созданию лампы, срок службы которой был слишком коротким, чтобы считаться эффективным источником света.

Он также имел тенденцию к почернению или образованию сажи внутренней части вакуумной трубки, что было далеко не идеально (как вы можете видеть на изображении выше).

Несмотря на эти неудачи, Swan продолжал работать над своим дизайном.

По мере совершенствования технологии изготовления электронных ламп в 1870-х годах Свон смогла совершить еще несколько значительных прорывов.

Кульминацией всей его работы стала разработка в 1878 году лампочки с длительным сроком службы. Как и его предшественники, он использовал нить накала, содержащуюся в откачанной трубке, за исключением того, что он заменил карбонизированную бумагу хлопковой нитью.

Он запатентовал свой дизайн в 1879 году и позже вступил в прямой конфликт с Томасом Эдисоном.

Еще одна интересная попытка была предпринята в 1874 году парой канадских изобретателей. Генри Вудворд и Мэтью Эванс , оба из Торонто, спроектировали и изготовили свои собственные электрические лампочки.

Пара создала ряд ламп разных размеров и форм, в которых использовались угольные стержни, помещенные между электродами в стеклянных цилиндрах, заполненных азотом. Вудворд и Эванс попытались продать свою лампу, но безуспешно.

В конце концов они продали свой патент Томасу Эдисону в 1879 году.

Как Томас Эдисон изобрел лампочку?

В 1879 году, в том же году, когда Свон подал заявку и получил патент в Англии, Томас Эдисон решил обратить свое внимание на разработку электрических лампочек. Эдисон, будучи заядлым бизнесменом, хотел разработать коммерчески жизнеспособную и практичную версию для вывода на рынок.

Он надеялся выйти на прибыльный рынок газового и масляного освещения в Соединенных Штатах.Если бы он смог сломить гегемонию этих двух систем, он мог бы просто заработать состояние.

В октябре 1879 года он наконец запатентовал свою первую заявку на «Улучшение электрического освещения» в патентном бюро. Но на этом он не остановился.

Эдисон продолжал работать над своими проектами и улучшать их. Он экспериментировал с различными металлами для изготовления нитей, чтобы улучшить характеристики своего первоначального патента.

Первая успешная лампочка Эдисона. Источник: Alkivar / Wikimedia Commons

В 1879 году Эдисон подал еще один патент на электрическую лампу, в которой использовалась углеродная нить или полоса, скрученная и соединенная.... к контактным проводам из платины. "Это решение очень похоже на решение Joseph Swan почти за 20 лет до этого.

В этом патенте также описаны возможные средства создания указанной углеродной нити. Они включают использование" хлопковой или льняной нити , деревянные шины и бумага, свернутая по-разному ».

Всего через несколько месяцев после его более позднего патента Эдисон и его команда смогли обнаружить, что карбонизированный бамбук сделал свое дело. Этот материал, казалось, мог прослужить более 1200 часов .

Это открытие ознаменовало начало коммерческого производства лампочек, и в 1880 году компания Томаса Эдисона, Edison Electric Light Company , начала продавать свой новый продукт.

Впечатляет, но не все шло гладко.

Так похоже было собственное изобретение Эдисона, что Свон решила подать на Эдисона в суд за нарушение авторских прав. Британские суды вынесли решение против Эдисона, и в качестве наказания Эдисон должен был сделать Суэна партнером в своей электрической компании.

Источник: Wikimedia Commons

Позже даже U.Патентное ведомство S. Patent Office решило в 1883 году, что патент Эдисона недействителен, так как он также дублирует работу другого американского изобретателя. Но, несмотря на все это, Эдисона навсегда запомнят как изобретателя лампочки.

Томас Эдисон впоследствии стал одним из самых плодовитых изобретателей и бизнесменов XIX и XX веков. К моменту своей смерти он приобрел ошеломляющие 2332 патента , из которых 389 только для электрического освещения и питания.

Кто изобрел лампочку Тесла или Эдисон?

Хотя Томас Эдисон по праву получил некоторую «горячку» за «кражу» многих изобретений и разработок Николы Теслы, лампочка к их числу не относится.На самом деле, Тесла тратил совсем немного времени на разработку любого вида электрического освещения.

Tesla, однако, внесла свой вклад в развитие дугового освещения. Он также провел несколько интересных экспериментов с возможностью беспроводного освещения.

Но претензии относительно изобретения Эдисоном лампы накаливания, как мы видели, спорны. Но нельзя отрицать тот факт, что Эдисон, в отличие от всех изобретателей лампочки до него, смог создать коммерчески жизнеспособную и надежную конструкцию.

По этой причине и его деловой хватке в целом именно дизайн Эдисона (и Джозефа Свона) стал бы повсеместным во всем мире.

.

Смотрите также